JP2008116923A - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】クリーナレス方式に従って画像形成を行なうがフィルミングを発生し難い画像形成装置を提供する。
【解決手段】感光体ドラム3aの周囲に、少なくとも、帯電部、露光部、現像部、転写部を有するクリーナレス方式の画像形成装置にあって、転写後の残トナーを回収、または、撹乱するために、転写部と帯電部の間で感光体ドラム3aの回転軸方向に沿って延びるように配置されたブラシ組み立て体62,63と、ブラシ組み立て体のブラシ繊維先端面を、感光体ドラムの外周面に正対して感光体ドラムの外周面に後退自在Abに当接させるとともに、感光体ドラムの回転軸方向に沿って移動可能Aaにブラシ組み立て体をガイドすることができるブラシ組み立て体ガイド61と、ブラシ組み立てガイドにガイドされたブラシ組み立て体が感光体ドラムの回転軸方向に沿って移動するようにブラシ組み立て体を駆動するブラシ組み立て体駆動部とを有する。
【選択図】図3
【解決手段】感光体ドラム3aの周囲に、少なくとも、帯電部、露光部、現像部、転写部を有するクリーナレス方式の画像形成装置にあって、転写後の残トナーを回収、または、撹乱するために、転写部と帯電部の間で感光体ドラム3aの回転軸方向に沿って延びるように配置されたブラシ組み立て体62,63と、ブラシ組み立て体のブラシ繊維先端面を、感光体ドラムの外周面に正対して感光体ドラムの外周面に後退自在Abに当接させるとともに、感光体ドラムの回転軸方向に沿って移動可能Aaにブラシ組み立て体をガイドすることができるブラシ組み立て体ガイド61と、ブラシ組み立てガイドにガイドされたブラシ組み立て体が感光体ドラムの回転軸方向に沿って移動するようにブラシ組み立て体を駆動するブラシ組み立て体駆動部とを有する。
【選択図】図3
Description
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関し、特に転写工程で転写されなかった残存トナーを現像工程で回収するようにしたクリーナレスプロセスを使用する画像形成装置、及びその画像形成方法に関するものである。
従来、電子写真方式を採用する画像形成装置の転写部に関する従来技術として、感光体に対向したコロナチャージャによる転写技術が知られている。しかしながら、この方式では有害なオゾンの発生がある。そこでオゾンレスの転写技術として、接触方式の転写技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。当該従来技術では、半導電性の転写ベルトと、転写ベルトの背面に設けた転写ローラを用いて転写を行う技術が知られている。この場合、転写ローラに転写バイアスを印加することにより転写を行う。
一般に、Y(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、Bk(ブラック)の複数のトナーにより画像形成するカラー画像形成装置としては、以下(1)〜(4)の方式が知られる。
(1)一つの感光体上に4色のトナーを重ねて像を形成し一括転写する方式。
(2)転写ドラム上に転写材を保持し、転写ドラム4回転で4色の画像を形成する転写ドラム方式。
(3)中間転写体に4色の画像を重ねて形成して、転写材に一括転写する中間転写体方式。
(4)4つの感光体が平行に配置されており、転写材が1パス(通過)する間に4色の画像が形成される4連ドラム方式。
(1)一つの感光体上に4色のトナーを重ねて像を形成し一括転写する方式。
(2)転写ドラム上に転写材を保持し、転写ドラム4回転で4色の画像を形成する転写ドラム方式。
(3)中間転写体に4色の画像を重ねて形成して、転写材に一括転写する中間転写体方式。
(4)4つの感光体が平行に配置されており、転写材が1パス(通過)する間に4色の画像が形成される4連ドラム方式。
4連ドラム方式のカラー画像形成装置は、4つの平行して配置された像担持体(以降、感光体あるいは感光体ドラムと呼ぶ)の上で形成されたカラー画像を、転写材(印刷紙)の1パス(通過)で多重転写し、カラー画像を形成する。この方法によれば、他の方式による4色の画像形成プロセスの時間に比較して、1/4の時間で画像が形成できる利点があり、高速化に適している。
これらの画像形成装置には、画像形成の一連のプロセスの中で、感光体上に形成したトナー像を転写材に転写した後、感光体上に残存するトナーをクリーニングするためにクリーニング装置を設置している。しかし、このクリーニング装置を設置する方式とは異なる方式として、クリーニング装置を除去し、転写した後に感光体上に残存するトナーは、現像器によって回収して再利用し、トナー消費量を低減する、いわゆるクリーナレスプロセスを利用した画像形成装置がある。
しかし、このクリーナレスプロセスを利用した画像形成装置においては、独立したクリーニング装置が配置されていないので、感光体上に残留したトナーが感光体表面に固着(フィルミング)を発生させることが問題となっている。そこで、例えば、ソレノイドを用いてブラシに振動を与えフィルミングの発生を防止しようとするクリーナレス画像形成技術が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
特開平6−110343号公報
特開平05−61383号公報
しかしながら、上記従来のクリーナレス画像形成技術では、ブラシに植設されたブラシ繊維の先端が構成する平面を感光体ドラムに押し付けて固定しているので、ブラシ繊維の先端部分は次第に曲がり、多くのブラシ繊維の側面が感光体ドラムの外表面を摺動することになり、フィルミング防止の効果が低下してしまう場合がある。また、回転軸に対する感光体ドラムの外表面の偏心がある場合に、その偏心に自在に対応することが容易でなく、ソレノイドによる振動やノイズを発生させるおそれもある。
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、クリーナレス方式の画像形成装置において、静かで性能のよい簡潔な構造を有して、像担持体(感光体ドラム)にフィルミングが発生し難く、良好な画像形成ができる画像形成装置およびその画像形成方法を提供することを目的とする。
上述した問題点を解決するために、本発明の一態様は、クリーナレスプロセス方式の画像形成装置であって、像担持体と、前記像担持体表面を帯電させる帯電部と、前記帯電部により帯電させた像担持体の表面を露光して静電潜像を形成する露光部と、前記露光部により像担持体表面に形成された静電潜像を現像剤により顕像化させる現像部と、前記現像部により像担持体表面に形成された現像剤像をシートに転写させる転写部と、前記像担持体表面に対して後退自在に当接するとともに、前記像担持体の表面に沿うように該表面の移動方向と直交する方向に摺動可能なメモリ除去部材とを備えることを特徴とすることができる。
また、本発明の一態様は、クリーナレスプロセス方式の画像形成方法であって、像担持体表面に対して後退自在にメモリ除去部材を当接させておき、前記像担持体の表面に沿う方向に前記メモリ除去部材を摺動させるようにしたことを特徴とすることができる。
以上に詳述したように本発明によれば、クリーナレス方式に従って画像形成を行なうがフィルミングを発生し難い画像形成装置を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。図1は、本発明の画像形成装置の一例であって、4連タンデム型直接転写方式の画像形成装置を示す断面図である。ここでは、説明を分かりやすくするために、先ず、本実施形態に関するメモリ除去装置以外の部分について説明し、その後に本実施形態の主要部分であるメモリ除去装置などについて一括して説明する。
図1の画像形成装置には、画像形成するためのプロセスユニット1a、1b、1c、1dが設けられている。各プロセスユニットは像担持体(像担持手段)である感光体ドラム3a、3b、3c、および3dを有し、これらの感光体ドラムに現像剤像(トナー像)を形成する。各色に対応した画像形成装置であるプロセスユニット1a、1b、1c、1dは、扱うトナーの色を除けばほぼ同様な構造をしているので、先ず、プロセスユニット1aについて詳しく説明する。
図1で示される感光体ドラム3aは、直径30mmの円筒状であり、感光体ドラム内に図示した矢印方向へ回転可能に配置されている。感光体ドラム3aの周囲には回転方向に沿って以下のものが配置されている。まず帯電チャージャ(帯電手段)5aが感光体ドラム1aの表面に対向して設けられている。この帯電チャージャ5aは、感光体ドラム3aを一様に負極性(−)に帯電させる。帯電チャージャの代わりに、導電性ローラやブラシあるいはブレード等によって接触帯電させることも可能である。
帯電チャージャ5aの下流(感光体ドラムの回転方向)の位置で、画像形成装置本体に、露光装置7aが設けられている。露光装置7aは、帯電した感光体ドラム3aを露光して静電潜像を形成する。また、露光装置7aの下流には黄色(イエロー)の現像剤を収容した現像器9aが配置されている。現像器9aは、収容した現像剤で露光装置7aにより形成された静電潜像を反転現像する。更に現像器9aの下流にあって感光体ドラム3aの下方には、感光体ドラム3aに対し、被画像形成媒体(転写材)である印刷用紙P(用紙P)を搬送する搬送ベルト11が設置されている。この搬送ベルト11は感光体ドラム3a上に形成された現像剤像と用紙Pとが当接し、現像剤像が転写されるように、用紙Pを感光体ドラム3aに向けて搬送する。
感光体ドラム3aと用紙Pとの当接位置よりも下流側には除電ランプ19aが設けられている。除電ランプ19aは転写後、感光体ドラム3aの表面電荷を一様な光照射によって除電する。この除電ランプ19aによる除電により画像形成の1サイクルが完了し、次の画像形成プロセスの開始として、再び帯電チャージャ5aが未帯電の感光体ドラム3aを一様に帯電する。しかし、本例では、除電ランプ19aの上流にフィルミング防止装置20aが配置されている。すなわち、上述のイエローに関するプロセスユニット1aは、感光体ドラム3a、帯電チャージャ5a、現像器9a、フィルミング防止装置20a、及び除電ランプ19aによって構成されている。
なお、本実施の形態における画像形成装置は、専用のクリーナを有さないクリーナレスプロセスを採用する画像形成装置であり、本発明の実施の形態は、従来においてこのような画像形成装置の感光体ドラムに形成されるフィルミングの発生を防止しようとするものである。
搬送ベルト11上には、駆動ローラ15と従動ローラ13との間に用紙Pの搬送方向に沿ってプロセスユニット1aの他、プロセスユニット1b、1cおよび1dが配置されている。プロセスユニット1b、1cおよび1dはいずれもプロセスユニット1aと同様の構成をしている。即ち、感光体ドラム3b、3c、および3dが各々のプロセスユニットのほぼ中心に配置されている。各感光体ドラム3b、3c、および3dの周囲にはそれぞれ帯電チャージャ5b、5cおよび5dが配置されている。帯電チャージャの下流には露光装置7b、7cおよび7dが配置されている。露光装置の下流には現像器9b、9cおよび9d、フィルミング防止装置20b、20c、および20d、除電ランプ19b、19cおよび19dがプロセスユニット1aの場合と同様に配置されている。異なるのは現像器に収容された現像剤である。現像器9bはマゼンタの現像剤、現像器9cはシアンの現像剤、現像器9dはブラックの現像剤を収容している。
搬送ベルト11によって搬送される用紙Pはそれぞれの感光体ドラム3a、3b、3c、および3dと順次当接する。この用紙Pとそれぞれの感光体ドラム3a、3b、3c、および3dとの当接位置近傍には、転写装置(転写手段)23a、23b、23cおよび23dがそれぞれの感光体ドラム3a、3b、3c、および3dに対応して設けられている。即ち転写装置23a、23b、23cおよび23dは対応する感光体ドラム3a、3b、3c、および3dの下方で搬送ベルト11の背面に接触するように配置され、したがって、搬送ベルト11を介してプロセスユニットと対向するように配置される。この場合、転写装置23aは、電圧印加手段である正(+)の直流電源25aに接続されている。同様に、転写装置23b、23c、および23dは、直流電源25b、25c、および25dにそれぞれ接続されている。
なお、図1において、搬送ベルト11および従動ローラ13の右側には、用紙Pを収容する給紙カセット26が配置されている。画像形成装置本体には、給紙カセット26から用紙Pを1枚ずつピックアップするピックアップローラ27が図示矢印f方向に回転可能に設けられている。ピックアップローラ27と、搬送ベルト11との間にはレジストローラ対29が回転可能に設けられている。レジストローラ対29は所定のタイミングで、用紙Pを搬送ベルト11上へ供給する。また、図1において、搬送ベルト11および駆動ローラ15の左側には、現像剤を用紙P上に定着する定着器33と、この定着器33によって定着された用紙Pが排出される排紙トレイ34が設けられている。
上述のように構成された画像形成装置のカラー画像形成プロセスについて説明する。図1の画像形成装置の上面側にある不図示の操作パネル(Control panel)を介して画像形成開始が指示されると、感光体ドラム3aは図示しない駆動機構から駆動力を受けて回転を始める。帯電チャージャ5aはこの感光体ドラム3aを一様に約−600Vに帯電させる。帯電チャージャ5aによって一様に帯電されたこの感光体ドラム3aに、露光装置7aは、記録すべき画像に応じた光を照射し静電潜像を形成する。現像器9aは現像剤によって静電潜像を現像し(顕像化)、イエローの現像剤像を形成する。感光体ドラム3a上に現像剤像を形成するのと同様の手順で、感光体ドラム3b、感光体ドラム3c、感光体ドラム3d上にも各色の現像剤像が形成される。
他方、ピックアップローラ27は給紙カセット26から用紙Pを取り出し、レジストローラ対29は、この用紙Pを搬送ベルト11上へ供給する。搬送ベルト11は用紙Pを感光体ドラム3a、感光体ドラム3b、感光体ドラム3cおよび感光体ドラム3dに向けて順次に搬送する。
感光体ドラム3aと搬送ベルト11,および転写部材23aにより形成される転写領域Taに用紙Pが達すると、転写装置23aには約+1000Vのバイアス電圧が印加される。転写装置23aと感光体ドラム3aとの間には転写電界が形成され、感光体ドラム3a上の現像剤像は、この転写電界に従って、用紙P上に転写される。転写領域Taにおいて現像剤像が転写された用紙Pは、転写領域Tbに向けて搬送される。転写領域Tbにおいて、転写装置23bに直流電源から約+1200Vのバイアス電圧を印加することにより、イエロー現像剤像上に重ねてマゼンタの現像剤像が転写される。
マゼンタの現像剤が転写された後、用紙Pは転写領域Tcおよび転写領域Tdに向けてさらに搬送される。転写領域Tcにおいて転写装置23cに約+1400Vのバイアス電圧を印加する事により、既に転写されている現像剤像の上に重ねてシアンの現像剤像が転写され、さらに、転写領域Tdにおいて転写装置23dに約+1600Vの電圧を印加する事により、ブラックの現像剤像が転写される。このように順次に多重転写された各色の現像剤像は、定着器33により用紙P上に定着され、カラー画像が形成される。定着済みの用紙Pは排紙トレイ34上に排出される。
また、転写ベルトが中間転写ベルトとして構成された画像形成装置の一例を示すのが図2であるが、この場合、各感光体3A〜3D(Y,M,C,Bk)上に形成されたトナー像は、中間転写ベルトMTB上に1次転写され、2次転写部SSにおいて、搬送されてきた用紙P上にトナー像は一括転写される。その後に、用紙Pは定着ユニット33へ搬送され、画像が定着されて排紙トレイ34へ排出される。なお、図2において、SCはスキャナ、LUはレーザユニット、TCはトナーカートリッジである。
(第1の実施の形態)
次に、本発明の画像形成装置の第1の実施の形態について説明する。図3は、本発明の画像形成装置の第1の実施の形態に使用されるメモリ除去装置のブラシ部を説明する図である。なお、メモリ除去装置は、ブラシ部と、ブラシ部のブラシ組み立て体を駆動する駆動部(後述)とから構成されている。図3のブラシ部60は、画像形成装置本体に取り付けられたブラシガイド(付勢案内部)61と、そのブラシガイド61を挟むようにして矢印Aa,Abで示される直線方向(感光体ドラムの表面に対して垂直な方向(法線方向))に自在に移動できるブラシフレーム62と、ブラシフレーム62に取り付けられたブラシ(メモリ除去部材、メモリ除去手段)63とから構成されている。
次に、本発明の画像形成装置の第1の実施の形態について説明する。図3は、本発明の画像形成装置の第1の実施の形態に使用されるメモリ除去装置のブラシ部を説明する図である。なお、メモリ除去装置は、ブラシ部と、ブラシ部のブラシ組み立て体を駆動する駆動部(後述)とから構成されている。図3のブラシ部60は、画像形成装置本体に取り付けられたブラシガイド(付勢案内部)61と、そのブラシガイド61を挟むようにして矢印Aa,Abで示される直線方向(感光体ドラムの表面に対して垂直な方向(法線方向))に自在に移動できるブラシフレーム62と、ブラシフレーム62に取り付けられたブラシ(メモリ除去部材、メモリ除去手段)63とから構成されている。
ここで、ブラシフレーム62とブラシ63とをブラシ組み立て体と呼ぶが、このブラシ組み立て体は、不図示のガイド(摺動案内部)により感光体ドラムの軸方向にもスライド可能にされている。また、ブラシ部60は、感光体ドラムの軸方向に回転体ドラムと同じ程度に延びており、ブラシ63もほぼ一定の幅で感光体ドラムの軸方向に回転体ドラムと同じ程度に延びている。また、上述のブラシガイド61は、ブラシフレーム62を内側からガイドしているが、ブラシフレーム62の外側からガイドするような構成にしてもよい。なお、本実施の形態における不図示の摺動案内部は、例えば後述の図7に示すホルダ202のような構成とすることができる。
ブラシ63に用いられている繊維は、ほぼ同じ長さに揃えられ、ブラシ繊維の先端は同じ平面上にあるように構成される。この例のブラシ部60では、ブラシ63と感光体ドラムとが当接する場合に、ブラシ繊維の先端が構成する先端平面に関し、感光体ドラムの長さ方向に沿って延びる先端平面の中心線が感光体ドラムの回転軸と平行になるように、かつ、先端平面中心線を通るとともに先端平面に垂直な仮想平面上に感光体ドラムの回転軸がくるように、組み立てられているのが好ましい。換言すれば、ブラシ部60において、ブラシ繊維の先端が構成する先端平面が感光体ドラムの表面に当接する際に、感光体ドラムの回転軸に正対しているのが好ましい。また水平に設置される感光体ドラムにおいて、ブラシ63の先端面が感光体ドラム表面に当接する当接位置は、感光体ドラムの中心軸を通る水平面よりも下方に設定され、ブラシ63は、当接位置の斜め下方から感光体ドラムの表面に付勢されるようにすることも好ましい。
ブラシ組み立て体がブラシガイド61にガイドされて矢印Aa,Abの方向に自在に移動できることにより、感光体ドラム3a(3b,3c,3d)の表面が回転中心軸に対して偏心していても、ブラシ繊維の先端は、常に感光体ドラムの表面に追従しながら矢印Aa,Abの方向に動いて感光体ドラムの表面にほぼ垂直(法線方向)に当接した状態で、感光体ドラム表面上をブラシ繊維の先端が摺動する。すなわち、ブラシ(メモリ除去部材)は感光体(像担持体)の表面に対して後退自在に設けられる。この場合、ブラシ繊維は曲がりにくい強度を有すること(コシがある)が好ましく、多くのブラシ繊維が曲がって感光体ドラム表面をブラシ繊維の側面で擦ることのないように注意することが好ましい。もちろん、少量のブラシ繊維が曲がり、少量のブラシ繊維の側面が感光体に当たっても良い。
なお、この例において、矢印Aa方向に働く力は、ブラシ部60のブラシ組み立て体の自重の矢印Aa方向へのベクトル成分である。ブラシ組み立て体の自重によってブラシ繊維の先端が感光体ドラムの外表面に当接することにより、転写後に感光体ドラムの表面に残った残留トナーは効率的に撹乱(メモリ除去)され、感光体ドラムの表面にフィルミングを発生し難くなる。また、ブラシ繊維の先端は平面を構成するとしたが、感光体ドラムの外表面に沿った曲面でも同様な効果は得られる。
上述の場合において、ブラシ繊維として、ヤング率が1700N/mm2〜3700N/mm2の範囲であるものが好ましく、一例として、アクリル繊維からなるブラシを用いると、フィルミング防止に効果があった。また、ブラシ63として、カーボン分散した導電性ブラシを採用し、トナーの帯電電荷と逆極性で放電開始電圧以下のバイアス(±100V〜500V)を印加した。具体的には、トナーの帯電電荷が負極性であるため、ブラシに印加するバイアスを+300Vとした。これにより、トナーをブラシ側へ吸着しフィルミング防止の効果を上げることができた。なお、ブラシへ印加するバイアスは、必ずしもこの例のように限定されるものではない。例えば、トナーと同極性のバイアスを印加することにより、トナーをマイナス極性に帯電して通過させたり、ON/OFFを繰り返したパルスバイアスを印加して、トナーを撹乱したりすることも有効である。なお、ブラシ63に付着したトナーは下方に図示しないトナー受けを設けることにより回収することができ、また撹乱させて現像器に効率よく回収させることができる。
(第2の実施の形態)
次に、本発明の画像形成装置の第2の実施の形態について説明する。図4は、本発明の画像形成装置の第2の実施の形態に使用されるメモリ除去装置のブラシ部を説明する図である。図4のブラシ部70は、画像形成装置本体に取り付けられたアーム取り付け軸71と、一端がアーム取り付け軸71によって、矢印Ba,Bbの方向に回転自在に取り付けられたブラシアーム72と、ブラシアーム72の他端に植設されたブラシ73とから構成されている。このブラシ73も一定の幅(図4の断面図で示された)で感光体ドラムの軸方向に回転体ドラムと同じ程度に延びている。このブラシ部70は、実際には、厚さ1.5mmの金属板上に太さ6デニール(直径約φ25μm)のアクリル繊維を密度100kF(単位面積当たりのフィラメント数)で織り込んだ導電性の布を接着し、繊維長5mmになるようにカットして製作したブラシ73をブラシアーム72に取り付けて構成している。
次に、本発明の画像形成装置の第2の実施の形態について説明する。図4は、本発明の画像形成装置の第2の実施の形態に使用されるメモリ除去装置のブラシ部を説明する図である。図4のブラシ部70は、画像形成装置本体に取り付けられたアーム取り付け軸71と、一端がアーム取り付け軸71によって、矢印Ba,Bbの方向に回転自在に取り付けられたブラシアーム72と、ブラシアーム72の他端に植設されたブラシ73とから構成されている。このブラシ73も一定の幅(図4の断面図で示された)で感光体ドラムの軸方向に回転体ドラムと同じ程度に延びている。このブラシ部70は、実際には、厚さ1.5mmの金属板上に太さ6デニール(直径約φ25μm)のアクリル繊維を密度100kF(単位面積当たりのフィラメント数)で織り込んだ導電性の布を接着し、繊維長5mmになるようにカットして製作したブラシ73をブラシアーム72に取り付けて構成している。
このブラシ部70においても、ブラシ73と感光体ドラム3a(3b,3c,3d)との構造的な関係はブラシ部60と同様であり、ブラシ73と感光体ドラムとが当接する場合に、ブラシ繊維の先端が構成する先端平面に関し、感光体ドラムの長さ方向に沿って延びる先端平面の中心線が感光体ドラムの回転軸と平行になるように、かつ、先端平面中心線を通るとともに先端平面に垂直な仮想平面上に感光体ドラムの回転軸がくるように、組み立てられているのが好ましい。換言すれば、ブラシ部70において、ブラシ繊維の先端が構成する先端平面が感光体ドラムの表面に当接する際に、感光体ドラムの回転軸に正対しているのが好ましい。
すなわち、正対していることにより、ドラムの偏心や回転振動などがあっても、ブラシ繊維の先端は、ドラムの偏心や回転振動などに常に追従し、ブラシ繊維の先端が感光体ドラムの表面にほぼ垂直に当接するように自在に対応し易いからである。
ここで、上述のブラシ部70のブラシ73に使用されるブラシ繊維の好ましい特徴について説明する。使用されるブラシ繊維としてはヤング率が1700N/mm2〜3700N/mm2 の範囲であるものが好ましく、その一つとして、アクリル繊維からなるブラシを用いると、表−1に示されるようにフィルミング対策の効果が見られた。ヤング率が1000〜1700のナイロンブラシを使用した場合、フィルミング対策効果は不十分であった。また、3100〜3700N/mm2のポリエステルブラシでも効果が見られた。
他方、7500N/mm2のビニロンを使用した場合、感光体表面に傷の発生が多く、画像に白筋の欠陥が発生してしまった。したがって、ブラシ繊維のヤング率としては、1700N/mm2〜3700N/mm2の範囲が好ましいことが分かった。
図6は、従来の固定治具と、本実施形態のFree機構(例えば、図3)による治具とを用い、ナイロンブラシとアクリルブラシとのフィルミング試験を行なった結果を示すグラフである。両方の治具において、ブラシとしては、表−1で述べられたようなナイロンブラシとアクリルブラシとを用いた。ブラシの移動を固定した従来の方法では、どちらのブラシを使用しても、40000枚ほどの画像形成のライフ(寿命)試験を行うと、フィルミングが発生した。Free機構を使用した場合においては、ナイロンブラシに関し、40000枚の画像形成の時点で、少しフィルミングが発生してきた。ブラシ繊維が曲がり易い(ヤング率が小さい)ためにフィルミング防止の効果が不十分であった。他方、ブラシの移動を自在にし、アクリルブラシを使用した場合には、80000枚以上のライフを行っても、フィルミングは発生しなかった。
(第3の実施の形態)
次に、本発明の画像形成装置の第3の実施の形態について説明する。図5は、本発明の画像形成装置の第3の実施の形態に使用されるメモリ除去装置のブラシ部を説明する図である。図5のブラシ部80は、不図示のブラシガイド(付勢案内部)によって矢印Ca,Cbで示される直線方向にガイドされるブラシフレーム82と、ブラシフレーム82に取り付けられたブラシ83と、ブラシ83を感光体ドラムに当接させているスプリング(弾性体)84とを有する。スプリング84は、ブラシフレーム82とブラシ83とから構成されるブラシ組み立て体を後退可能に感光体ドラムに当接させている。また、ブラシ部80は、感光体ドラムの軸方向に回転体ドラムと同じ程度に延びており、ブラシ83もほぼ一定の幅で感光体ドラムの軸方向に感光体ドラムと同じ程度に延びている。ブラシ83は、感光体ドラムの軸方向にスライド可能にされている。これらの点では、図3のブラシ部60と類似しているが、ブラシ83の自重が感光体ドラムに対する当接力として作用しないために、スプリング84を用いている点が異なる。この例におけるスプリング加圧力は、ブラシ組み立て体の重量の移動方向成分と、ブラシ組み立て体に対するブラシガイドによる摩擦力との和よりもやや大きい程度とする。なお、ブラシガイドとしては、ブラシフレーム82を外側から適宜に支えるようにすればよいであろう。
次に、本発明の画像形成装置の第3の実施の形態について説明する。図5は、本発明の画像形成装置の第3の実施の形態に使用されるメモリ除去装置のブラシ部を説明する図である。図5のブラシ部80は、不図示のブラシガイド(付勢案内部)によって矢印Ca,Cbで示される直線方向にガイドされるブラシフレーム82と、ブラシフレーム82に取り付けられたブラシ83と、ブラシ83を感光体ドラムに当接させているスプリング(弾性体)84とを有する。スプリング84は、ブラシフレーム82とブラシ83とから構成されるブラシ組み立て体を後退可能に感光体ドラムに当接させている。また、ブラシ部80は、感光体ドラムの軸方向に回転体ドラムと同じ程度に延びており、ブラシ83もほぼ一定の幅で感光体ドラムの軸方向に感光体ドラムと同じ程度に延びている。ブラシ83は、感光体ドラムの軸方向にスライド可能にされている。これらの点では、図3のブラシ部60と類似しているが、ブラシ83の自重が感光体ドラムに対する当接力として作用しないために、スプリング84を用いている点が異なる。この例におけるスプリング加圧力は、ブラシ組み立て体の重量の移動方向成分と、ブラシ組み立て体に対するブラシガイドによる摩擦力との和よりもやや大きい程度とする。なお、ブラシガイドとしては、ブラシフレーム82を外側から適宜に支えるようにすればよいであろう。
以下に、上述のブラシ部を用いたメモリ除去装置を応用した他の実施形態および効果の確認について説明する。
(応用1)
感光体表面に当接させるブラシ部材として、カーボン分散した導電性ブラシとし、トナーの帯電電荷と逆極性で、放電開始電圧以下のバイアス(100V〜500V)を印加してもよい。本実施例で使用しているトナーの帯電電荷が負極性であるため、ブラシに印加するバイアスを+300Vとした。これにより、トナーをブラシ側へ吸着しフィルミング防止効果を向上できる。さらに、ブラシの感光体への当接力に静電気力が加わり、より強い撹乱効果を上げている。しかも、本実施形態のようにブラシ組み立て体の保持がFreeな機構となっていることにより、ブラシ繊維の側面ではなく、先端による掻き取りが実現できる。
感光体表面に当接させるブラシ部材として、カーボン分散した導電性ブラシとし、トナーの帯電電荷と逆極性で、放電開始電圧以下のバイアス(100V〜500V)を印加してもよい。本実施例で使用しているトナーの帯電電荷が負極性であるため、ブラシに印加するバイアスを+300Vとした。これにより、トナーをブラシ側へ吸着しフィルミング防止効果を向上できる。さらに、ブラシの感光体への当接力に静電気力が加わり、より強い撹乱効果を上げている。しかも、本実施形態のようにブラシ組み立て体の保持がFreeな機構となっていることにより、ブラシ繊維の側面ではなく、先端による掻き取りが実現できる。
(応用2)
ブラシヘ印加するバイアスは、必ずしも応用1のように限定されるものではない。
ブラシヘ印加するバイアスは、必ずしも応用1のように限定されるものではない。
例えば、トナーの帯電電荷の極性と同極性のバイアスを印加することにより、トナーを再帯電し、トナーの帯電電荷を一様に揃えて通過させたり、オン/オフを繰り返したパルスバイアスを印加して、トナーを撹乱したりすることも有効である。
(効果の確認)
ブラシ治具が感光体表面の接線に対して垂直に移動可能なFree機構として、板金上に形成したブラシをホルダに入れ、感光体面に対して垂直方向に移動可能としたもの(上述の図3)や、加圧バネで支えた構造(図5)も有効である。バネで加圧する場合、加圧力は、先に述べたように、ブラシ重量の移動方向成分の力とブラシとホルダとの摩擦力の和よりやや強い程度に設定し、ブラシ先端が当接するように調整が必要である。
ブラシ治具が感光体表面の接線に対して垂直に移動可能なFree機構として、板金上に形成したブラシをホルダに入れ、感光体面に対して垂直方向に移動可能としたもの(上述の図3)や、加圧バネで支えた構造(図5)も有効である。バネで加圧する場合、加圧力は、先に述べたように、ブラシ重量の移動方向成分の力とブラシとホルダとの摩擦力の和よりやや強い程度に設定し、ブラシ先端が当接するように調整が必要である。
次に、上述したフィルミング防止装置の駆動部の実施の形態について説明する。二成分現像剤を使用するクリーナレスプロセスにおいては、フィルミングの問題の他に、感光体のクリーニングブレードが無いために、感光体上に付着したキャリアがブラシに付着し、感光体表面を筋状に削ってしまい、ハーフトーン画像上に筋状の欠陥が生じるという問題がある。この問題を解決するために、感光体接線に対し垂直方向に移動可能なブラシを設置すると共に、該ブラシを感光体長手方向(感光体ドラムの回転軸に沿う方向)に往復摺動させることにより、フィルミングが無く、かつ、筋状感光体傷による画像欠陥の無い、クリーナレス方式の画像形成装置を提案する。ブラシを横方向(感光体長手方向)に往復運動させることで、ブラシに付着したキャリアを通過させる効果を付与する。
例えば、図7に示される実施の形態のように、ブラシ201をホルダ(摺動案内部)202内で感光体長手方向にバネ203を配置し、反対側からカム204を使って逆方向に押す機構である。カムの形状により振動の衝撃を調整できる。台形状のギア205,206を90度の向きで噛み合うように配置し、そのギア205,206によって、装置本体側からのモータ(駆動部又は駆動手段)Mによる駆動をカム204に伝達し、カム204の回転によりホルダ202を押す。一方、ホルダ202の反対側にはバネ203による付勢力でホルダ202を押している。両方からの加圧によりブラシホルダは往復運動する。
あるいは、図8に示される実施の形態のように、装置本体側からのモータ駆動をクランク300を使って、ブラシ301の取り付けられたホルダ302を上下運動させる。この例では、反対側を回転可能な支点303で保持してある。これにより、支点を中心とした回転方向での往復運動となる。このように、感光体表面に沿う方向として、図7の感光体ドラムの軸方向又は図8の感光体ドラム表面の移動方向に沿って、ブラシを往復運動させる。
感光体ドラムの外表面に対しブラシが当接する際の付勢力の違いによる結果(ブラシ荷重とフィルミング評価結果)について図9を参照して説明する。図9の横方向(感光体長手方向)摺動機構(駆動部)においては、回転駆動ギア311が回転することによって、回転/横駆動変換螺旋状溝312が回転する。この回転によって、横摺動駆動伝達板313に接続された伝達バー317が直線矢印の方向に往復動するように駆動される。したがって、横摺動駆動伝達板313は、直線矢印の方向に沿ってブラシホルダ314およびブラシ315が往復動するように駆動する。この場合、ブラシホルダ314の両端部にはブラシ315の当接力(バネ荷重316)を調節できる機構が配置されている。ここで、伝達バー317、横摺動駆動伝達板313、及びブラシホルダ314は本実施形態の摺動案内部を構成している。なお、回転駆動ギア311は図示しない本実施形態の駆動部又は駆動手段を構成している。
図9の横方向摺動機構において、ブラシホルダの両端部に付勢力が70gftのバネを設置して、合計で140gの荷重が付勢されるようにして、フィルミング試験を行った。その結果、フィルミングが若干発生し、完全に防ぐことはできなかった。また、付勢力が100gftのバネを使用して200gの荷重となるようにした場合と、150gftのバネを設置して、合計300gの荷重となるようにした場合と、250gftのバネを設置して、合計500gの荷重となるようにした場合とで、フィルミング試験を行った結果、60000枚印字相当ライフ試験においてフィルミング発生のない、良好な結果が得られた。さらに、300gftの付勢力のバネを設置して、合計600gの荷重となるようにセットしてフィルミング試験を行った結果、感光体表面の荒れが酷く、画像濃度の低下が見られた。以上の結果を表にまとめると表−2のようになる。
このことから、ばね荷重は200gから500gの範囲で与えるのが有効であるということができる。
上述の結果、感光体1周当たりのブラシ横摺動周期が0.25(感光体4回転でブラシが1往復する)以下では、フィルミング防止の効果が小さく、4(感光体1回転でブラシが4往復する)以上では、感光体荒れが酷くなってしまうといえる。したがって、感光体1周当たりのブラシ横摺動周期は、0.5から3が有効であるということができる。
また、感光体ドラムの周長をL、整数をn、ブラシの横摺動周期をIとした場合に、ブラシの横摺動に関して、nL≠Iが成立するようにブラシを駆動するのが好ましい。なぜならば、nL=Iが成立してしまう状態であると、ブラシが常に同じ軌跡上をブラッシングすることになり、フィルミング防止の効果が低減するからである。
さらに、二成分現像方式の画像形成装置に関しては、図10のように、回転ブラシ410を配置し、摺動機構411で駆動し、該回転ブラシ410に接して磁石412を配置する。これにより、感光体420上に付着したキャリア成分を回転ブラシ410により除去し、さらに、磁石412によりキャリアを回転ブラシ410から除去することができ、感光体420の傷を防止することができる。回転ブラシ410は、感光体420と連れまわりで回転しても良いし、感光体420の回転とある一定周期で回転するようにギア駆動で制御しても良い。なお、図10において、430は現像器、440は転写ベルトである。ブラシ以外のメモリ除去部材として、スポンジのような発泡弾性体や、樹脂フィルムのような薄板状弾性体などを感光体軸方向に配設しても良い。
本発明を特定の態様により詳細に説明したが、本発明の精神および範囲を逸脱しないかぎり、様々な変更および改質がなされ得ることは、当業者には自明であろう。
ブラシ部60、ブラシガイド61、ブラシフレーム62、ブラシ63。
Claims (12)
- クリーナレスプロセス方式の画像形成装置であって、
像担持体と、
前記像担持体表面を帯電させる帯電部と、
前記帯電部により帯電させた像担持体の表面を露光して静電潜像を形成する露光部と、
前記露光部により像担持体表面に形成された静電潜像を現像剤により顕像化させる現像部と、
前記現像部により像担持体表面に形成された現像剤像をシートに転写させる転写部と、
前記像担持体表面に対して後退自在に当接するとともに、前記像担持体の表面に沿うように該表面の移動方向と直交する方向に摺動可能なメモリ除去部材と
を備える画像形成装置。 - 請求項1に記載の画像形成装置において、
前記像担持体は水平に設置される感光体ドラムであり、
前記メモリ除去部材が前記感光体ドラム表面に当接する当接位置は、前記感光体ドラムの中心軸を通る水平面よりも下方に設定され、前記メモリ除去部材は、前記当接位置の斜め下方から前記ドラムの表面に付勢されることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1に記載の画像形成装置において、
前記像担持体の周長をL、整数をn、前記像担持体の回転周期をIとした場合に、前記メモリ除去部材は、nL≠Iが成立するように前記像担持体表面を往復運動するように駆動されて像担持体表面を摺動することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項3に記載の画像形成装置において、
前記メモリ除去部材の往復運動の周期は、前記像担持体の2回転動作当たり1往復から、1回転動作当たり3往復までの間であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1記載の画像形成装置において、
前記メモリ除去部材の前記像担持体表面に対する押圧力は、200g重〜500g重であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1に記載の画像形成装置において、
前記メモリ除去部材は、前記像担持体の移動方向に対して、転写部の下流側で帯電部の上流側の間に配置されることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1に記載の画像形成装置において、
前記像担持体は感光体ドラムであり、
前記メモリ除去部材を摺動方向に案内する摺動案内部と、
前記メモリ除去部材を前記摺動案内部に従って駆動する駆動部と
を備えることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1記載の画像形成装置において、
前記像担持体は感光体ドラムであり、
前記メモリ除去部材は、一端にメモリ除去部材が設けられたアームを有し、アームの他端はアーム取り付け軸によってアーム取り付け軸周りに回転自在に取り付けられ、かつ、アーム取り付け軸方向にアームがスライドできるようにされており、メモリ除去部材先端が感光体ドラムの表面に当接する当接位置が、水平に設置される感光体ドラムの中心軸を通る水平面よりも上方に設定され、アーム取り付け軸は更にその上に設定され、メモリ除去部材先端はアーム取り付け軸周りの構成を含むメモリ除去部材の自重による回転により感光体ドラムの表面に当接する画像形成装置。 - 請求項2に記載の画像形成装置において、
前記メモリ除去部材を感光体ドラムの表面に対して後退自在に案内する付勢案内部と、前記メモリ除去部材を前記付勢案内部による案内方向に付勢する弾性体とを備えることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1に記載の画像形成装置において、
前記像担持体と前記メモリ除去部材は一つのカートリッジとして一体的に支持され、画像形成装置の本体に着脱自在であることを特徴とする画像形成装置。 - クリーナレスプロセス方式の画像形成方法であって、
像担持体表面に対して後退自在にメモリ除去部材を当接させておき、
前記像担持体の表面に沿う方向に前記メモリ除去部材を摺動させるようにした。 - 請求項11に記載の画像形成方法において、
前記メモリ除去部材は、前記像担持体の表面に沿う方向として、前記像担持体表面の移動方向と直交する方向に摺動させられることを特徴とする。
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